USB原理及接口设计
USB接口电路的原理图
USB接口电路的原理图USB接口电路是指用于连接计算机或其他设备的通用串行总线接口电路。
它通过电缆传输数据和供电，被广泛应用于计算机、移动设备、音视频设备等领域。
下面将从原理、组成部分和工作原理等方面详细介绍USB 接口电路的原理图。
一、USB接口电路的原理1.差分信号传输原理：USB接口电路采用差分信号传输，即正负两个信号线相互对称地传输信号。
在数据传输中，一个信号线传输高电平，另一个信号线传输低电平，通过两个信号的差值来传输数据。
差分信号传输可以提高传输速率，并减少信号传输中的串扰和噪声。
2.控制和数据线原理：USB接口电路包括两条控制线和多条数据线。
其中，控制线用于传输设备的控制信号，如插拔检测、供电控制等；数据线用于传输数据信号，分为数据输入线和数据输出线。
通过控制线和数据线的配合工作，实现设备之间的数据传输和通信。
3.供电原理：USB接口电路中，同时还包括供电线，用于向连接设备提供电力。
USB接口标准定义了不同的电源等级，包括5V、500mA，以及后来的USB3.0标准的更高电源等级。
通过供电线，连接设备可以从主设备获得所需的电力。
二、USB接口电路的组成部分1.物理层：物理层是USB接口电路的核心组成部分，负责传输数据信号和控制信号。
物理层包括差分收发器、驱动器、电阻网络等。
差分收发器负责差分信号的发送和接收，驱动器负责驱动信号的发送，电阻网络则用于调整信号的阻抗和电平。
2.控制器：USB接口电路中的控制器负责解码和编码数据，以及管理数据传输和控制信号的交互。
控制器通常由一块芯片实现，其中包括USB协议引擎、缓冲区、时钟电路等。
3. 连接器：USB接口电路的连接器用于与设备或计算机进行物理连接，提供插拔功能。
连接器通常由多个引脚组成，包括供电引脚、数据引脚和接地引脚等。
USB接口标准定义了不同形状和尺寸的USB连接器，如USB Type-A、Micro-USB、USB Type-C等。
usb接口工作原理
usb接口工作原理
USB接口工作原理是通过电子设备间的数字通信来实现数据
传输和连接功能。
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于计算机和外部设备之间数据传输的串行总线标准。
它使用一对差分信号线进行数据传输，即D+和D-线。
USB设备分为三类：主机、设备和集线器。
主机是计算机或
其他提供电源和总线服务的设备，设备是连接到主机的外部设备，而集线器则允许多个设备连接到主机上。
USB接口的工作原理是基于主机和设备通过握手协议进行通信。
当主机插入USB设备时，设备会发送一个握手信号给主机，通知主机有设备连接。
主机则会发送一个握手确认信号给设备，以建立连接。
在传输数据时，USB接口使用差分信号进行传输，即通过改
变D+和D-线上的电压差来表示数据。
USB接口采用一种称为差分振幅调制（Differential Amplitude Modulation，简称DAM）的技术来实现数据的传输。
数据传输的速率可以根据设备和主机之间的协商而变化。
USB接口还提供电源供应功能，允许设备通过USB接口从主
机获得电源。
主机会检测插入的设备是否需要电源，并根据设备的要求提供相应的电源供应。
总之，USB接口工作原理基于握手协议和差分信号传输，实
现了设备连接和数据传输功能。
它是一种通用、方便和高效的数据传输和连接标准。
usb 接口 原理
usb 接口原理
USB接口是一种用于计算机和其他设备之间传输数据和供电
的通用接口。
它是一种插拔式接口，可以将多个外部设备连接到计算机或其他主机设备上。
USB接口的原理是基于通信协议和电气信号传输。
通信协议
定义了数据传输的规则和格式，包括数据包的结构、传输速率、差错检测等。
USB接口支持全双工通信，即可以同时进行数
据的发送和接收。
在USB接口中，数据传输是以串行方式进行的。
数据被划分
为不同的数据包，每个数据包包含一个标头和数据内容。
USB 接口使用差分信号传输数据，以减少传输过程中的信号干扰。
USB接口还可以为外部设备提供电源供应。
通过USB接口的Vbus线路，计算机可以向外部设备提供电流和电压，以满足
其工作所需的电力。
为了方便连接和使用，USB接口还支持热插拔功能。
这意味
着用户可以在计算机运行时插入或拔出USB设备，而不会影
响计算机的正常工作。
当设备被插入时，计算机会自动检测并配置设备的驱动程序。
总的来说，USB接口的原理是通过定义通信协议和使用电气
信号传输数据来实现计算机和外部设备之间的数据传输和供电。
它的设计目标是简单、方便和通用化，以适应各种不同类型的设备和应用场景。
单片机中的USB接口技术分析
单片机中的USB接口技术分析USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种常见的数据传输接口，广泛应用于各种设备和系统中，包括在单片机中。
本文将对单片机中的USB接口技术进行分析，探讨其原理、应用和发展趋势。
一、USB接口的原理USB接口是一种点对点数据传输接口，通过主机和从机之间的通信来实现数据传输。
在单片机中，主机通常是PC或其他嵌入式系统，而从机则是嵌入了USB控制器的单片机芯片。
USB接口使用了四根导线，包括一个用于数据传输的差分对、一个用于电源和一个用于地线。
USB接口采用了主从结构，主机发送控制命令给从机，并收集从机返回的数据。
主机和从机之间的通信是通过“令牌”、“数据”和“握手”包来实现的。
主机发送令牌包指定操作和从机地址，从机返回响应，并根据主机的要求发送数据包或握手包。
二、USB接口的应用单片机中的USB接口被广泛应用于各种领域，包括消费电子、通信、工业控制和医疗设备等。
以下是一些常见的应用场景：1. 外部存储器：通过USB接口连接外部存储设备（如闪存驱动器或硬盘驱动器）可以方便地进行数据存储和传输。
这在很多嵌入式系统中是一个常见的功能。
2. 通信设备：许多嵌入式系统需要与PC、手机或其他设备进行通信。
通过使用USB接口，可以实现快速、稳定的数据传输，用于例如串口通信和网络连接。
3. 人机界面：通过USB接口连接键盘、鼠标、摄像头或触摸屏等外部设备，可以实现人机交互。
这在智能手机、平板电脑和其他嵌入式系统中非常常见。
4. 工业控制：许多工业领域需要远程监控和控制设备。
通过使用USB接口，可以实现与嵌入式系统的连接，对设备进行监控和控制。
三、USB接口的发展趋势随着嵌入式系统的不断发展和进步，USB接口技术也在不断演进和改进。
以下是一些USB接口的发展趋势：1. USB 3.0和USB 3.1：USB 3.0和USB 3.1标准提供了更高的传输速度和更大的带宽，比之前的版本快得多。
usb接口在工业场景中的应用_概述及解释说明
usb接口在工业场景中的应用概述及解释说明1. 引言1.1 概述USB（Universal Serial Bus）接口是一种常见的数字设备连接标准，它以其灵活性、可扩展性和易用性而在消费类电子产品中得到广泛应用。
然而，USB 接口不仅仅被限制在个人消费电子领域，它也在工业场景中发挥着重要作用。
本文将对USB接口在工业场景的应用进行概述和解释说明。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先，在引言部分我们将简要介绍USB接口的概念和本文的目的。
其次，我们将在第二部分讲解USB接口的基本概念，包括USB接口的简介、工作原理以及分类。
第三部分将重点探讨USB在工业场景中的应用，具体涉及工业控制系统、工业自动化设备以及数据采集与传输等方面。
第四部分将对USB接口在工业场景中所面临的优势和挑战进行详细阐述。
最后，在结论部分我们将总结USB接口在工业场景中应用的前景和问题，并展望未来USB接口技术在工业领域的发展方向与趋势。
1.3 目的本文的目的是全面解释USB接口在工业场景中的应用，并对其优势和挑战进行分析。
我们希望通过本文的撰写能够让读者了解USB接口在工业领域中的作用，以及它所可能面临的问题和发展方向。
最终，我们希望为工业领域中对USB 接口感兴趣或有需求的人士提供一些有价值的参考和指导。
2. USB接口的基本概念2.1 USB接口简介USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种常见的外部设备连接标准。
它是一种高速串行通信协议，用于连接计算机系统和外部设备，比如键盘、鼠标、打印机、摄像头等。
USB接口的设计目标是提供方便易用、高速传输和广泛兼容性。
2.2 USB接口工作原理USB接口采用主从结构，由主机和外部设备之间的通信组成。
主机可以是计算机系统或其他支持USB功能的设备，而外部设备则是通过USB接口与主机进行通信。
在USB接口上，数据通过四对导线进行传输：两对差分信号线用于双向数据传输（发送和接收数据），另外两条导线则用于电源供应和地线连接。
usb供电接口电路工作原理
usb供电接口电路工作原理
USB供电接口电路是指将USB接口作为电源输入端口，通过电路设计和控制实现对外设的供电功能。
其主要工作原理包括以下几个方面：
1. USB供电接口电路的基本构成
USB供电接口电路由电源滤波电路、USB电源控制电路和供电输出电路组成。
其中，电源滤波电路用于稳定电源电压和滤除噪声；USB 电源控制电路用于检测电源输入，并控制供电输出的开关；供电输出电路则将稳定的电源输出给外设。
2. 电源输入的检测与控制
当外设插入USB供电接口时，电源控制电路会对电源输入进行检测，并确定是否提供供电。
一般情况下，USB供电接口会输出5V的直流电，但也有一些高功率设备需要更高的电源输出，这时便需要支持更高的电压输出。
在输出电压的选择、调节和保护方面，USB供电接口电路需要根据实际需求进行设计和调整。
3. 输出电源的保护与控制
输出电源的保护与控制是USB供电接口电路的重要功能之一。
通过对输出电流、电压、功率和温度等参数的检测和控制，可以实现对输出电源的保护和稳定控制。
同时，还可以对外设进行保护，防止因异常电压、电流等原因导致设备损坏。
4. 稳定电源输出的调节与优化
稳定的电源输出对外设的正常运行至关重要。
为了保持输出电源
的稳定性，USB供电接口电路需要采用合适的电源滤波电路和电源稳压模块，并通过软件和硬件控制手段进行调节和优化。
同时，为了保障设备的兼容性，还需要考虑不同操作系统和设备的电量需求，以及电源管理策略的优化和调整。
总之，USB供电接口电路的工作原理涉及多个方面，需要综合考虑设计和调整，以实现对外设的供电功能和保护。
从原理详解USBTypeC
从原理详解USBTypeCUSB Type-C是一种连接标准，通过一根线缆连接电源适配器、充电器、电脑和移动设备。
与之前的USB连接器相比，USB Type-C具有更多的功能和优势，包括更快的数据传输速度、更高的功率传输能力以及更方便的插拔方式。
下面将从原理的角度详解USB Type-C的工作原理。
首先，USB Type-C采用了反向插入设计，即无论插头的哪一面朝上，都能正确插入插座。
这得益于Type-C插头和插座都是对称设计，因此消除了传统USB连接中插入错误的问题。
此外，USB Type-C插头和插座采用了更紧密的物理接口设计，以确保插接牢固可靠。
其次，USB Type-C支持更快的数据传输速度。
传统的USB 2.0接口的最高传输速度为480 Mbps，而USB 3.0接口的最高传输速度为5 Gbps。
而USB Type-C接口可以支持USB 3.1和USB 3.2标准，其最高传输速度可以达到10 Gbps和20 Gbps。
这意味着通过USB Type-C接口，可以更快地传输大量数据，例如备份文件、音视频传输等。
USB Type-C还支持更高的功率传输能力。
传统的USB接口通常只能提供有限的电流和功率，因此无法满足高功耗设备的需求，如笔记本电脑和平板电脑。
而USB Type-C接口支持高达100W的功率传输，足以为这些设备提供充足的电力。
此外，USB Type-C还支持双向电力传输，即可以充电也可以供电，因此可以将USB Type-C连接器用作电源适配器和充电器。
另外，USB Type-C具有更丰富的功能。
传统的USB接口通常只能传输数据和充电，而USB Type-C接口还支持视频输出、音频输出、以太网连接和外接显示器等功能。
通过使用适当的转接头或适配器，可以将USBType-C接口连接到HDMI、VGA或DisplayPort显示器，实现高清视频输出。
USB Type-C的工作原理涉及到多个方面的技术。
USB工作原理
USB工作原理USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种用于连接计算机和外部设备的标准接口。
它的工作原理是通过传输数据和提供电力来实现设备之间的通信和互操作性。
USB接口广泛应用于计算机、手机、音频设备、打印机、摄像头等各种电子设备上。
USB的工作原理可以分为物理层、数据链路层和应用层三个部份。
1. 物理层：USB接口使用了四根线缆，分别是VCC（电源线）、D+（数据线+）、D-（数据线-）和地线。
VCC提供电源供电，D+和D-用于数据传输，地线用于电流回路的闭合。
USB接口还有一个ID线，用于识别设备类型。
2. 数据链路层：数据链路层负责传输数据和控制信号。
USB接口使用了主从结构，即一个主机（通常是计算机）连接多个从设备。
主机负责控制数据传输的起始和结束，从设备则按照主机的指令进行数据传输。
数据链路层分为控制传输、中断传输、批量传输和等时传输四种传输方式。
控制传输用于设备的配置和控制，中断传输用于传输实时数据，批量传输用于传输大量数据，等时传输用于传输实时音视频数据。
3. 应用层：应用层是USB接口的最高层，负责设备之间的数据交互和通信协议的实现。
USB接口支持多种设备类型，每种设备都有自己的通信协议和数据格式。
USB设备通过描述符来定义自身的功能和特性。
描述符包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符等。
设备描述符包含设备的基本信息，配置描述符包含设备的配置信息，接口描述符包含设备接口的信息，端点描述符包含设备端点（数据传输的起点和终点）的信息。
USB还支持热插拔功能，即在计算机运行时可以插入或者拔出USB设备而无需重新启动计算机。
这得益于USB接口的即插即用特性和操作系统对USB的支持。
总结起来，USB的工作原理是通过物理层的电源线和数据线进行电源供电和数据传输，数据链路层负责传输数据和控制信号，应用层负责设备之间的数据交互和通信协议的实现。
USB接口的设计和标准化使得各种设备可以方便地连接到计算机上，并实现数据传输和互操作性。
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USB原理及接口设计
吴 磊
0 引言
通用串行总线USB是Intel、Microsoft等大厂商为解决计算机外设种类的日益增加与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而提出制定的。
是一种用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部总线结构,主要用在中速和低速的外设。
USB同时又是一种通信协议,主持主机和USB的外围设备之间的数据传输。
1 USB的结构与工作原理
1.1 物理结构
在USB2.0中,高速方式下Hub使全速和低速方式的信令环境独立出来。
通过使用集线器扩展可外接多达127个外设。
USB的电缆的四根线,两根传送的是5V的电源,另外的两根是数据线。
功率不大的外围设备可以直接通过USB总线供电,而不必外接电源。
USB总线最大可以提供5V500m A 电流,并支持节约能源的挂机和唤醒模式。
1.2 USB设备逻辑结构
USB的设备可以分成多个不同类型,同类型的设备可以拥有一些共同的行为特征和工作协议,这样可以使设备驱动程序的编写变得简单一些。
每一个USB设备会有一个或者多个的逻辑连接点在里面每个连接点叫端点。
在USB的规范中用4位地址标识端点地址,每个设备最多有16个端点。
端点0都被用来传送配置和控制信息。
1.3 USB通信分层模型
一台主机到设备的连接需要许多层与实体之间相互作用。
USB总线接口层提供了主机和设备之间的物理/信令/包的连接。
在系统软件看来, USB设备层执行的是一般的USB操作。
功能接口层提供和应用软件层相对应的附加功能,虽然逻辑上USB设备层和功能层各自与主机上相应层通信,但物理上是通过USB总线接口层实现数据传输的。
1.4 四种传输方式
USB提供了四种传输方式,以适应各种设备的需要。
这四种传输方式分别是:
控制传输方式,用在主计算机和USB外设中端点0之间,等时传输方式,中断传输方式,用于定时查询设备是否有中断数据传送;大量传输方式。
1.5 USB通信协议
USB的物理协议规定了在总线上传输的数据格式,一个全速的数据帧有1500字节,而对于低速的帧有187字节。
帧的作用是分配带宽给不同的数据传送方式。
一个最小的USB的数据块叫做包,包通常有同步信号,包标识,地址、传送的数据和CRC。
包的ID 由八位组成,其中后四位是纠错位。
2 WindowsUSB驱动程序接口
USB的驱动程序和以往的直接跟硬件打交道的Win95的VxD驱动程序不同,属于WDM类型, Win98、Win2000等操作系统均支持该类型的驱动程序。
WD M定义了一个基本的核心驱动程序模型,处理所有类型的数据,使驱动程序模型的内核实现更加固定。
WDM驱动程序还是一种分层的程序结构,可看做是WindowsNT驱动程序的改进,WD M驱动程序支持即插即用、电源管理和W MI特性。
3 USB接口10M以太网卡的实现
3.1选择器件
介绍一种使用廉价USB接口芯片USB N9602加高速的51单片机实现10M以太网卡的方案。
设计之前一定要计算好外设所要求的带宽和USB的速度是否匹配。
一个USB以太网卡应该包括USB通信接口、8051单片机以及IEE E802.3的MAC层和物理层。
USBN9602在全速工作方式下可以达到12Mbit/s,采用USBN9602基本可以满足10M以太网的带宽需求。
3.2开发USB网卡驱动程序
开发USB设备驱动程序通常采用Windows DDK来实现,但现在有许多第三方软件厂商提供了各种各样的生成工具,(下转第19页)
用Netterm、Clerver Term之类的专业软件安装后按步骤进行,或用Windo ws自带的Telnet或到网上如下载一个。
E-mail:即电子邮件,是在互联网上传递信息的重要媒介。
可以申请一个免费的邮箱,E-mail 和普通的信件一样能进行互相交流,在计算机上编写然后通过计算机网络传递,速度快,价格便宜,不仅可以传送文本,而且可以传送声音、视频等多种类型的文件。
由于它的诸多特点,可以把要查询的信息集中起来发给相关的人,即可得到查询结果。
5 专业检索
查询网络信息应明确查询的目的、对象。
目的及查询对象不同,选择的检索工具也就不同。
如查询地址、查人,可以用Internet Yellow Pages、Whois、X.500、Netfinder、Whowhere?等;查用户组可以用DejaNe ws、FAQ Archive等;查软件可以到shareware. com等;查FTP资源用Achie;查网上服务器用Wais 等。
而如今使用较多的WW W交互型查询工具W WW检索引擎(search engines)逐渐成为网络信息检索的工具。
熟悉了相应的检索工具后,作为专业检索人员还必须掌握常用的检索系统,如:
国外的DILOG检索系统,该系统无论其数据量还是使用频率均高居世界各检索系统的首位,其检索软件成熟、学科范围广、数据质量可靠权威性高,深得用户信赖。
目前可通过专线国际联机和Inter net两种方式进行检索,较为流行的是后一种。
主页地址是(或http:// www.dialogselect.c om)。
用户选择相应的文档并输入账号和密码后,即可进行检索,可以在主页的十一个分类中选择欲检索的类别,也可以单击!+∀看到所有的检索分类,在分类中可一直选择,直到出现查找检索框。
按英文提示在检索框中输入检索词,可是一个单词也可是多个单词,大小写均可。
检索词结尾可以用通配符,但对短单词慎用,以免检出记录太多。
输入多个单词时,系统会自动匹配。
对多个检索词用布尔逻辑符AND、NOT及()进入组配,输入完检索框,按!Search∀按钮即可进行检索。
若想获取原文,还须利用E-mail或传真等方式与DI ALOG出版商联系。
国内的如#中国期刊网∃,分为题录、摘要、全文三个层次的数据库,提供包括全文检索在内的八项检索功能和组合检索功能,支持文章原文的浏览、下载、打印及摘录功能,每天更新。
收录1994-2000年我国正式出版的自然科学、工程技术、人文社科类核心和专业特色中英文全文期刊5000种和题录期刊1600多种。
主页地址是http://w ww.Chi (或)。
用户打开主页以后填写帐户及密码,免费用户的帐户及密码为!guest∀,填好后点击!登录∀可进入检索系统主界面,用系统给出的导航目录进行检索。
若想获取原文还须申请注册用户,每篇原文的价格要比DI A LOG便宜很多。
Internet于80年代进入我国,但中文工具在我国的开发只是近一、二年的事。
目前国内最大、最流行的Internet中文检索工具!搜狐(sohoo)∀是1998年2月25日启用的,在很短的时间内已达到7万以上日访问数和40万的页读数,发展速度较快。
作 者 简 介
焦芳梅:黑龙江省图书馆。
邮编:150008
[收稿日期:20010314 责任编辑:姚彦茹]
(上接第9页)
象Compuware的Driver Works,Blue Waters的Driver Wizard等软件能够方便地生成高质量的USB的驱动程序。
没有DDK或W DM基础的开发人员可使用KRFTech公司的开发软件WinDriver,它的最新版本4.32已经支持USB驱动程序的开发。
最后的驱动程序调试工作可以使用Compuware的Softice或Mi crosoft的Windows Debugger来进行。
Windows下的网卡驱动程序需符合NDIS规范。
网络驱动程序不直接调用操作系统的例程,而是通过NDIS进行系统调用,NDI S还根据需要调用了驱动程序提供的例程,共同完成网卡的功能。
USB网卡驱动程序可分为NDIS中间介质小端口驱动程序和USB驱动程序两部分,然后将两部分驱动程序动态连接。
如果USB设备未连接和被禁止,使USB驱动不可用,那么,NDI S驱动会返回一个NOT_AVAI LAB LE的状态。
这种实现方法可以保证用户不必重新安装NDIS或重启就可以连接或拔掉USB设备。
作 者 简 介
吴 磊:哈尔滨理工大学电气与电子工程学院。
邮编:150040 [收稿日期:20010312 责任编辑:姚彦茹]。